1. Continuous measurements of isotopic composition of water vapour on the East Antarctic Plateau
- Author
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M. Casado, A. Landais, V. Masson-Delmotte, C. Genthon, E. Kerstel, S. Kassi, L. Arnaud, G. Picard, F. Prie, O. Cattani, H.-C. Steen-Larsen, E. Vignon, P. Cermak, Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire de Physique [Saint Martin d’Hères] (LIPhy), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Glaces et Continents, Climats et Isotopes Stables (GLACCIOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Centre for Ice and Climate [Copenhagen], Niels Bohr Institute [Copenhagen] (NBI), Faculty of Science [Copenhagen], University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH)-University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH)-Faculty of Science [Copenhagen], University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH)-University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), Faculty of Mathematics, Physics and Informatics [Bratislava] (FMPH/UNIBA), Comenius University in Bratislava, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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Grenoble 1 (UJF), Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes (UGA), Faculty of Mathematics, Physics and Informatics [Bratislava], and Comenius University [Bratislava]
- Subjects
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere ,[PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph] ,Atmospheric Science ,Atmospheric models ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,Stable isotope ratio ,Infrared ,δ18O ,Snow ,Atmospheric sciences ,010502 geochemistry & geophysics ,01 natural sciences ,lcsh:QC1-999 ,lcsh:Chemistry ,Ice core ,lcsh:QD1-999 ,13. Climate action ,Climatology ,Environmental science ,Surface water ,Water vapor ,lcsh:Physics ,0105 earth and related environmental sciences - Abstract
Water stable isotopes in central Antarctic ice cores are critical to quantify past temperature changes. Accurate temperature reconstructions require to understand the processes controlling surface snow isotopic composition. Isotopic fractionation processes occurring in the atmosphere and controlling snowfall isotopic composition are well understood theoretically and implemented in atmospheric models. However, post-deposition processes are poorly documented and understood. To quantitatively interpret the isotopic composition of water archived in ice cores, it is thus essential to study the continuum between surface water vapour, precipitation, surface snow and buried snow. Here, we target the isotopic composition of surface snow, precipitation and water vapour at Concordia Station, where the oldest EPICA Dome C ice cores have been retrieved. While snowfall and surface snow sampling is routinely performed, accurate measurements of surface water vapour are challenging in such cold and dry conditions. New developments in infrared spectroscopy enable now the measurement of isotopic composition in water vapour traces. Two infrared spectrometers have been deployed at Concordia, allowing continuous, in situ measurements for one month in December–January 2014–2015. Comparison of the results from infrared spectroscopy with laboratory measurements of discrete samples trapped using cryogenic sampling validates the relevance of the method to measure isotopic composition in dry conditions. We observe very large diurnal cycles in isotopic composition well correlated with temperature diurnal cycles. Identification of different behaviours of isotopic composition in the water vapour associated with turbulent or stratified regime indicates a strong impact of meteorological processes in local vapour/snow interaction. Even if the vapour isotopic composition seems to be, at least part of the time, at equilibrium with the local snow, the slope of δD against δ18O prevents us from identifying a unique origin leading to this isotopic composition.
- Published
- 2016